《消耗型快速热电偶》在生产中的实际应用

3.5 快偶的绝缘电阻和回路电阻 标准5.4.3“烘烤后的快速热电偶的绝缘电阻 不得小于500MΩ，使用时的绝缘电阻不得小 于5MΩ”，这是新标准的一个亮点。过去很 多生产厂家以为快偶常温下绝缘电阻达到 500MΩ就可以了，这是一个误区。我们知道， 测温时，快偶经历从常温到显示钢液温度的 热急变过程，所以影响快偶的绝缘值应是测 温状态的绝缘值。如果快干水泥的性能差， 当快偶测温状态的绝缘值下降很快，在正、 负间产生一个虚拟电阻，形成回路产生电流， 而使热电偶提供给仪表的的信号不真实，导 致测温误差；
2.4 耐火泥头：耐火泥头表面应光滑平整， 颜色均匀，不允许有开裂，生烧和过烧现象， 耐火度不低于1750℃，浸入钢水测温时间6s, 不炸裂，不烧损。耐火泥头的吸水率应配合 所用填充料。 2.5 塑料支架：塑料支架表面应光滑、垂直、 无明显划痕和缺陷，耐温在120℃以上。 2.6 保护帽：根据冶炼要求，保护帽的材质 一般是铝、铁、铜等，保护帽要求表面光滑、 无毛刺、出气小孔不堵塞、正圆，手感较紧 硬。
同理，钨铼3/25、钨铼5/26的补偿导线使用温度 范围也应在0~100℃内。 使用补偿导线时，应注意几个问题：①不能超出 其规定温度范围，使用一般情况下，只有在 0~100℃之间，补偿导线才有与热电偶基本一致 的热电特性。如果与热电偶连接端高于100℃或 二次仪表端低于0℃，就会使补偿线性能遭破坏。 ②补偿导线极性不能接反，接反会造成热电偶产 生的热电动势被补偿线的热电动势抵消一部分， 使测量结果出现较大偏差或测温失败。③某一分 度号的补偿导线，只能与相同分度号的热电偶配 用, 否则可能欠补偿或过补偿,。④两极导线的 修剪必须在同一水平面上，修剪时两极必须在同 一水平面。
用直流电弧焊接，由于用碳棒做电极，很难 避免偶丝的污染，极易造成热电偶的工作端 渗碳、夹杂质的问题，影响热电性能，且耗 丝较多，优点是焊接比较牢固。压焊主要采 用压力、电流、通电时间三要素进行控制， 污染较小，细丝的损伤程度也较小。 在参考端焊接时，注意不要让偶丝发生折叠、 扭曲等塑性变形，否则会在偶丝中引入应力， 以致改变材料的热电特性。用变了形的偶丝 制造出的快偶进行测量，会影响测量结果的 准确性。 因钨铼偶丝的致命弱点是高温、氧化气氛中
当测量误差要求高时, 必须将参考端的温度保持 在100℃以下。分度号B的双铂铑（铂铑30一铂铑 6）热电偶，在实际应用中, 一般用纯铜线作为 补偿导线，标准已作规定。双铂铑热电偶常用于 1300~1750℃温度段的测温, 其低温段的热电势 很低, 如100℃时的热电势仅0.033mV, 200℃时 的热电势为0.178mV, 与整个测温范围内 (0~1750℃) ，每100℃的平均热电势为0.700mV 比较, 相差悬殊, 所以即使不补偿, 造成的误差 也很小。例如当热端温度为1300℃和1600℃时, 如参考端温度t=100℃ 时, 造成的误差为士3℃ , 如t=120℃ 时, 造成的误差为土5℃。但值得注 意的是, 如t=200℃ 时, 则可能造成士16.3℃的 误差, 因此对双铂铑热电偶来说, 虽然在通常情 况下可不使用补偿导线, 但限制条件是参考端温 度t≤100℃ , 否则将造成较大的误差。
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2.2 补偿导线：依据国家标准GB/T 4989、JB/T 9496，补偿导线有两种规格，即普通级和精密级， 快偶导线应选精密级。检定数据可以是本单位计 量部门或补偿导线供应商给出的。补偿导线的表 面应平整、光洁、无油污、无裂纹、无毛刺及夹 层。补偿导线的厚度和宽度用精度为0.02mm的游 标卡尺测量。 2.3 石英管：应无色透明，内外壁应清洁，无油 渍，在1720℃高温中连续工作时间6s之内不熔化、 不烧损。石英管SiO2含量应大于99.9%，如果纯 度不够，在高温下石英管易龟裂、烧损，造成测 温失败。杂质对偶丝热电极局部就会产生污染和 腐蚀，严重影响热电性能。
3 贯彻执行行业标准，严格控制制作过程 3.1 偶丝剪切、穿石英管、退火 1）偶丝剪切 行业标准5.5.5规定了制造快偶偶 丝的剪切长度。快偶测温主要采集正极和负极两 根丝之间的电势差值，如果丝材太短了，热电势 值在短时间内不易平衡，造成电势差值不稳，直 接影响测温精度。丝材越长，电势值就越稳定, 但热响应时间会延长。且铂铑丝材属贵金属，成 本太高。偶丝的剪切长度理想尺寸在31mm左右， 热电偶测量端露出水泥面的理想尺寸为14mm左右， 参考端埋入水泥面的理想尺寸为15mm左右。只有 严格执行标准规定，才能确保快偶插入钢水测温 的短时间内（2~4S），达到热平衡。否则，会使 测量稳定性差，影响准确性。
3）偶丝退火：偶丝退火在对S、B、R型快 偶制作过程中是一道非常重要的工序。新 偶丝在拔丝生产过程中改变了金属内部结 构，产生了内应力，或偶丝受杂质污染， 都会影响测温准确性。
退火可以消除其应力并使杂质挥发。退火不充分 的快速热电偶，在测量中偶丝的金相组织会进一 步变化，直至达到稳定状态，在二次仪表的采样 有效时间内出现测温误差。所以严格按照规定要 求的温度和时间进行退火，是控制退火质量的重 要保证。退火温度过高，时间过长，会使偶丝变 脆，容易断裂，影响快偶的质量。退火时间不足、 温度太低，就达不到退火的目的。 钨铼偶丝在高温、氧化气氛中容易被氧化，必需 在还原气氛中退火。钨铼偶丝供应商一般是交付 退火后的偶丝给快偶生产厂家。 3.2 焊接 目前工作端、参考端的焊接主要是 采用两种方式，一是电弧焊，二是压焊。
3.4 快干水泥的浇灌 快速热电偶在进入钢水测温时，快干水泥的 绝缘、热传导、强度等性能的优劣是非常重 要的，直接影响到快速热电偶的测温成败。 新标准补充了水性固结料，同时对适用不同 类填充料的耐火泥头吸水率作了规范指导。 快速热电偶在浇灌快干水泥时，要让快干水 泥反应完全后再浇灌，浇灌的快干水泥必须 充实、平整，不允许有大的气孔尤其是参考 端处不允许有气孔、空洞，否则在测量时会 导致参考端温度升高。烘烤后的快干水泥具 备高温下测温时低热传导率、高强度、不烧 损、不龟裂的性能。
4.2 测温枪外补偿导线的规格型号必须要和热电 偶相匹配。 影响测成率的外部因素还有气候、操作人员、操 作环境，电磁干扰等诸多不确定因素，补偿导线 的连接方式、接插件的质量以及系统的日常维护 好坏等，这些环节出现问题，都将会影响测量结 果，造成测量误差或测温失败。 5 结束语 通过对行业标准的理解和实际操作，对以快偶为 测温传感器（一次仪表）的生产有了系统的认识， 得出了如下结论：贯彻执行YB/T163—2008“消 耗型快速热电偶”标准，对快偶的生产及使用十 分有益。
YB/T163—2008《 YB/T163—2008《消耗型快速热 电偶》在生产中的实际应用 电偶》
吴万奋
（南京新启源自动化仪表厂 南京 210035）
1 前言 随着70年代末80年代初我国开始研制、生产快速 热电偶（以下简称快偶）以来，快偶的行业标准 先后经历了ZNB05—1989“消耗式快速测量金属 融体温度用铂铑热电偶”、YB4084—1992“消耗 式快速测量金属熔体温度用钨铼热电偶”、 YB/T163—1999“消耗式快速测量熔体温度用热 电偶”以及YB/T163—2008“消耗型快速热电 偶”。 事实证明该行业标准的不断完善过程， 也是我国快偶行业走向成熟的过程，尤其是 YB/T163—2008“消耗型快速热电偶”的颁布发 行，在规范我国的快偶的生产，工艺过程的控制， 以及产品的质量检验方法发挥了重要作用，使我 国的快偶的生产进一步与国际接轨。下面我将结 合生产实际，阐述YB/T163—2008“消耗型快速 热电偶”在生产中的应用。
2)偶丝穿石英管：偶丝穿石英管，一定要保证焊 点在石英管顶部正中。若焊点偏离石英管顶部正 中较多，显然偶丝两极长短不齐。我们在制造过 程中，进行正、负极性检测时就发现，一旦焊点 偏离顶部正中比较多，极性检测仪的电流指针就 有波动，或反应迟缓。这就是热电势不平衡的明 显体现，这种情况也会使快速热电偶测量稳定性 差，影响准确性。
易氧化，所以钨铼偶丝焊接时必须通惰
性气体保护，防止偶丝氧化。 3.3 补偿导线的穿插、修剪 在一定温度范围内, 热电性能与热电偶热电性能 很相近的导线称为热电偶的补偿导线，通常用于 热电偶与二次仪表的连接。同称为单铂铑的热电 偶有R、S两种分度号, 分别代表铂铑13一铂和铂 铑10一铂热电偶,前者在国内应用较少, 但其热 电势较大（1600℃时R、S的分度热电偶的热电势 分别为18.849mV和16.777mV）,而在低温段100℃ 时两者基本一致（R、S的分度号的热电势分别为 0.647mV和0.646mV）,所以目前国内市场上，R、 S分度号的补偿导线是通用的。在常用热电偶当 中, R、S分度号补偿导线的精度是最低的, 但从 温度使用范围来看,0~60℃范围内误差很小, 100~200℃误差就比较大了。
另外，前面讨论过的补偿导线补偿条件是在 0~100℃范围内，由于快干水泥的隔热效果差， 强度低，热传导率高，导致补偿导线的补偿 条件被破坏，也将造成测温误差甚至失败。 标准6.4.3规定了快偶的回路电阻检测采用平 均值法，这种方法比较科学。不管是过去的 Φ0.08mm还是现在的Φ0.05mm甚至Φ0.04mm 的偶丝丝径，平均值法更能够反应偶丝焊接 或压接质量，同时也能反映偶丝丝径的稳定 性。
4 测温系统的注意事项 测温系统主要是由快偶、测温枪、补偿导线、二 次显示仪表组成，任何一个环节出现问题，均会 对测温结果造成影响。同时，钢水环境的优劣程 度也是对测温的准确、成败有着直接的影响。 4.1 二次显示仪表使用的注意事项： 1）仪表设定的分度号应与补偿导线、热电偶的 分度号一致 ，否则易造成很大误差。 2）平台温度的采样次数 该参数值越小，测温 越容易成功，但误差也可能较大，推荐值为5~10 次。 3）平台温度的波动值 该参数设置值越大，测 温越容易成功，但误差也可能较大，推荐值为 5℃~8℃。
2 原、辅材料入库前的检验
2.1偶丝检验：目前快速热电偶用的丝材主要有 六种：“S”、“R”、“B”、“WRe3/25”、 “WRe5/26”、“K”型。“K”型丝目前主要用 在定碳杯上，在此不在赘言。每批细丝入库前必 须进行检定，偶丝表面应平整、光洁、无折叠和 毛刺。“S”、“R”、“B”热电特性应符合 GB/T 18034—2000的要求，一般要求在钯点 1554.8士3℃，国外一些公司的要求是在钯点 1554.80~3℃，由于快偶测温是从常温到高温的 一个热急变过程，偶丝精度的正允差更符合热电 学原理；“WRe3/25”、“WRe5/26”热电特性应 符合JB/T 9497—2002的要求，一般要求在钯点 1554.8士4℃。检定数据可以是本单位计量部门 或丝材供应商给出的，每一轴的细丝直径用精度 为0.001mm的千分尺测量。